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        回轉(zhuǎn)窯筒體墊板的優(yōu)化

        2017-06-01 10:44:24白文生
        水泥技術(shù) 2017年2期
        關(guān)鍵詞:輪帶弧長(zhǎng)回轉(zhuǎn)窯

        白文生

        回轉(zhuǎn)窯筒體墊板的優(yōu)化

        白文生

        Optimization of Rotary Kiln Shell Bearing Plate

        回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,墊板與輪帶配合處經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)磨損、抱死、裂紋等一系列問題,本文通過對(duì)墊板設(shè)計(jì)、制造及使用等方面進(jìn)行優(yōu)化,減少了上述問題的發(fā)生。

        墊板;間隙;設(shè)計(jì);制造;潤(rùn)滑

        窯筒體是回轉(zhuǎn)窯的軀干,系由鋼板卷制并焊接而成。沿窯筒體長(zhǎng)度方向上套有矩形輪帶,回轉(zhuǎn)窯筒體輪帶下采用浮動(dòng)墊板,墊板可增加窯筒體剛度,避免窯筒體由于與輪帶有圓周方向的相對(duì)滑動(dòng)而磨損。同時(shí),由于墊板與輪帶間間隙的存在有利于通風(fēng),從而可降低輪帶內(nèi)外表面溫差。墊板是回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)中的一個(gè)重要零件,筒體載荷通過其傳遞到輪帶。如果墊板設(shè)計(jì)不合理,則容易造成輪帶、筒體產(chǎn)生裂紋、掉磚紅窯等事故,造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

        1 墊板使用中常見的問題

        (1)墊板與輪帶間隙過小

        回轉(zhuǎn)窯在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,筒體的溫度較高,膨脹量較大;而輪帶內(nèi)部與外部溫差較大,平均溫度相對(duì)較低,膨脹量較小,筒體與輪帶膨脹量的不同使得輪帶與墊板間隙變小。當(dāng)此間隙縮小到一定程度時(shí)會(huì)造成筒體與輪帶脹死而產(chǎn)生縮頸,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致輪帶與筒體產(chǎn)生裂紋。

        (2)墊板與輪帶間隙過大

        回轉(zhuǎn)窯在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,受設(shè)計(jì)制造、滑動(dòng)磨損等原因影響,筒體與輪帶在受熱膨脹后仍然存在較大間隙,輪帶與筒體相對(duì)滑移量較大,一圈最多可達(dá)50mm以上。在這種情況下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),筒體變形加大,耐火磚在交變應(yīng)力的影響下會(huì)發(fā)生脫落,造成紅窯事故。

        (3)墊板使用壽命短

        在回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)墊板磨損較快的情況,有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)墊板斷裂的事故,影響到設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

        2 墊板的優(yōu)化

        針對(duì)上述墊板現(xiàn)場(chǎng)使用中出現(xiàn)的主要問題,筆者從墊板設(shè)計(jì)、制造及使用等方面提出幾點(diǎn)優(yōu)化建議。下面以?4.8m×72m回轉(zhuǎn)窯為例介紹如下:

        (1)墊板材料的選取

        墊板的常用材料為Q235C,其硬度及機(jī)械性能與輪帶相差較大,在使用過程中,墊板與輪帶之間存在著相對(duì)滑動(dòng),磨損較快。建議墊板材料選用16Mn,以減少磨損,延長(zhǎng)使用壽命。

        (2)墊板與輪帶間隙的設(shè)計(jì)

        設(shè)計(jì)中,墊板與輪帶間隙的計(jì)算公式為:

        式中:

        C——輪帶與墊板的間隙值,mm

        D——輪帶內(nèi)徑,mm

        α——熱膨脹系數(shù),0.000 012mm/℃

        △T——筒體與輪帶的溫度差值,℃

        目前通常設(shè)計(jì)為:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ檔輪帶與墊板間隙設(shè)計(jì)值分別為10mm、10mm、8mm,筒體墊板與輪帶溫差值按170℃、170℃、130℃考慮。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況來看,輪帶滑移量過小,特別容易出現(xiàn)輪帶與墊板抱死的情況,表明溫差值選取不合理,應(yīng)調(diào)整溫差值,將回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輪帶的正?;屏靠刂圃?0~30mm。建議Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ檔筒體墊板與輪帶溫差值分別按200℃、200℃、170℃選取,此時(shí)對(duì)應(yīng)的輪帶與墊板間隙值為12mm、12mm、10mm。

        (3)墊板的弧長(zhǎng)及數(shù)量設(shè)計(jì)

        回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,并不是所有墊板都能與輪帶接觸。為了延長(zhǎng)墊板的使用壽命,應(yīng)合理設(shè)計(jì)墊板,盡量減少墊板與輪帶配合面的空隙部位,增大墊板與輪帶的接觸面積,從而減小墊板壓應(yīng)力。墊板比率公式為:

        式中:

        i——所有墊板總弧長(zhǎng)占筒體周長(zhǎng)的比率,i= 60%~70%

        N——墊板數(shù)量,個(gè)

        S——墊板弧長(zhǎng),mm

        D——筒體外直徑,mm

        墊板弧長(zhǎng)及數(shù)量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)前后對(duì)比見表1。

        表1 墊板弧長(zhǎng)及數(shù)量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)前后對(duì)比表

        (4)墊板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

        結(jié)合墊板制造工藝及現(xiàn)場(chǎng)使用情況,對(duì)墊板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的建議為:

        a為便于加工制造,槽寬A由原來的向心方式修改為豎直方式。

        b加大B尺寸,以提高墊板強(qiáng)度,防止運(yùn)行過程中出現(xiàn)斷裂。

        c墊板外圓改為機(jī)械加工,以保證輪帶與墊板間隙的均勻。

        墊板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)前后對(duì)比見圖1。

        圖1 墊板結(jié)構(gòu)對(duì)比

        (5)墊板的制造

        以前墊板表面不加工,直接卷制而成,受鋼板厚度誤差及制造時(shí)筒體本身圓度誤差的影響,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量間隙與設(shè)計(jì)要求相差較大,影響正常使用。建議墊板與筒體段節(jié)點(diǎn)焊后,對(duì)墊板進(jìn)行機(jī)械加工(如圖2所示),這樣既能保證墊板與輪帶的安裝間隙,又不受輪帶內(nèi)徑加工的制約(以前加工完輪帶內(nèi)徑后才可配制墊板),節(jié)省了制造時(shí)間。

        圖2 筒體墊板加工

        TQ172.622.29

        A

        1001-6171(2017)02-0056-03

        中材裝備集團(tuán)有限公司,天津300400;

        2016-07-11;編輯:孫娟

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